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解决方案

灌区信息化解决方案

时间:2016-01-18 11:10来源:未知 作者:admin 点击:

一、概述
  农业灌溉是我国农业和农村经济发展的基础。目前灌区管理仍然以传统的手工作业为主,无法实现对各类资料信息的有效管理、维护及信息共享。主管部门难以做到及时、准确和全面掌握灌区状况及变化趋势。灌区信息化就是利用信息技术,采集灌区内水情信息(水位、流量、水质)、气象信息(降水量、温度)、土壤墒情(温度、水分、盐度、水势)、作物长势等信息。通过软件对采集到的相关信息进行存储和处理,实现自动化灌溉;为灌区管理部门提供科学的决策依据,提升灌区管理的效能,促进灌区管理工作的健康发展,为实现高效农业提供技术保障。
  灌区信息化包括四个方面:灌溉自动化、土壤墒情、灌溉用水远程计量收费、灌区工情GIS信息系统。



二、系统介绍
1、灌溉自动化系统
  自动化灌溉控制系统是将计算机技术、传感器与检测技术以及通讯技术结合起来,能够检测土壤墒情、环境特征,并依据检测结果来决定灌溉量与灌溉时间,摆脱了传统的全凭经验灌溉的灌溉模式,通过计算机程序,构筑供水流量、压力、土壤水分、作物生长信息、气象资料的自动化监测控制系统。
  比较稳定可靠的农用传感器有测量温度、降雨量、流量、相对湿度、土壤湿度、水面蒸发量、水位和电导率(土壤盐分)等的传感器。在自动化灌溉控制系统中,通过设置在田间的各类传感器不断获取信息,并依赖以土壤特性和灌溉管理、农作物需水规律的知识与模型为依据,能够实时检测土壤及作物的一些灌溉控制参数,农田实时水分状况、通气状况、储水数量、灌溉日期及灌水量的预报,根据检测结果实现按需、精准灌溉,达到高效节水、优质高产的目的。



系统工作流程
  系统首先通过各种传感器对水量、墒情等信息进行实时数据采集,通过不同的信号输入转换模块将数据传送到控制室中的控制系统,并通过专业的分析软件进行分析判断,并将分析结果报知控制管理人员。为了保证整个系统的稳定性,系统设置了手动和自动两种种操作方式,当计算机发生故障时,可以切换到手动状态。控制系统向田间测控站、水源测控站、动力测控站及时发出指令,实施水泵、电磁阀的启闭,同时负反馈系统开始运作,将运行过程中的灌水流量、工作压力、田间墒情、气象信息等参数反馈回控制系统,加以参数判断进行控制修正;监测系统一直处于运作状态,对整个过程中的参数进行记录存储,已备查询及数据分析之用。



2、土壤墒情监测系统
  土壤墒情监测系统能够实现对土壤墒情(土壤湿度)的长时间连续监测。用户可以根据监测需要,灵活布置土壤水分传感器;也可将传感器布置在不同的深度,测量剖面土壤水分情况。系统还提供了额外的扩展能力,可根据监测需求增加对应传感器,监测土壤温度、土壤电导率、土壤PH值、地下水水位、地下水水质以及空气温度、空气湿度、光照强度、风速风向、雨量等信息,从而满足系统功能升级的需要。
  土壤墒情监测系统能够全面、科学、真实地反映被监测区的土壤变化,可及时、准确地提供各监测点的土壤墒情状况,为减灾抗旱提供了重要的基础信息。



系统组成
  系统主要由监控中心、通信网络、远程监测设备和土壤墒情检测设备四部分构成。
  监控中心:硬件主要由服务器、计算机、交换机、打印机等组成。软件主要有操作系统软件、数据库软件、土壤墒情监测系统软件组成。
  通信平台:包括GPRS\CDMA网络和INTERNET公网。系统计划采用公网专线的组网方式,监控中心需具备可上外网的固定IP地址。
  远程监测设备:远程监测设备可根据供电类型分为市电供电土壤墒情监测终端、太阳能供电土壤墒情监测终端和电池供电土壤墒情监测终端。针对土壤  墒情监测点分散分布、不易布线的特点,建议选用太阳能供电型土壤墒情监测终端。
土壤墒情检测设备:根据监测需求,可采用1路土壤水分传感器实现单点墒情检测;也可采用多路土壤水分传感器,并将传感器布置在不同的深度,实现监测点的剖面土壤墒情检测。
系统功能特点
  土壤墒情监测系统可实现全天候不间断监测。现场远程监测设备自动采集土壤墒情实时数据,并利用GPRS无线网络实现数据远程传输;监控中心自动接收、自动存储各监测点的监测数据到数据库中。系统主要功能如下:
l 实时监测土壤水分,各监测点可灵活进行单路测量或多路剖面测量。
l 土壤水分超过预先设定的限值时,立刻上报告警信息。
l 可扩展土壤温度、电导率、PH值以及地下水参数、气象参数等监测功能。
l 数据采集、存储频率可灵活调整,可远程设置监测设备工作参数。
  远程监测设备只在采集数据时才给传感器供电,一方面节约了能源,另一方l 面避免了因长期供电导致土壤物理性质变化所形成的测量误差。
l 支持GPRS、短消息、局域网等多种通讯方式,推荐采用GPRS无线通讯。
l 可同时将监测数据上报至多个中心。
l 具备远程设备维护功能,可扩展远程拍照功能。
l 具备监测数据、报警数据的统计、分析功能,数据报表可导出、可打印输出。
l 监测系统软件具备GIS功能,可在地图上显示各监测点的详细分布位置。
l 监测系统软件支持通过OPC接口与其它系统对接。
3、灌溉用水远程计量收费系统
  为解决农业灌溉用水中存在的计量计费不准、水费征收难、水资源浪费严重等问题,利用现代自动控制、射频触发等技术,实现了先交费后用水、按量计费、自动计量、自动启闭泵的目标,杜绝了只用水不交费及种种水事纠纷现象。实现了实时在线监测、数据统计与查询、取水计划管理与控制,促进水资源可持续利用和节约用水。该系统可广泛应用于井灌区和水库灌区农业用水管理。



功能模块
基础数据管理及分析模块:
  包括用户情况管理、自备井信息管理、统计分析管理等;用户的编号、单位名称、地址、法人、联系方式、用水性质、所在地质区及区域及水井相应的信息等等基础信息的管理;统计分析管理部分主要对已有数据进行图形显示分析,主要图表如下:按照用水单位数量和用户取水量“行政区”、“所属区域”、“用水性质”分类进行统计图表显示,并可打印图表。按照每个单位每眼井实时的取水量和水位进行曲线图形显示、分析,并可打印曲线图形。
水费管理模块:
  用户购买水量前,首先由用户或节水办把单位总计划分配给单位每眼井,其次,由节水办按照分配量售水分配。在正常售水业务中用户可选择水量、金额购买进行购买,确认无误后远程发送至井控制柜,当井控制柜收到无误信息后发送信息至用户管理员,同时记入售水信息表数据表。
灌区水务公开管理模块:可以按照不同要求向不同用户公开不同的内容和公众内容等信息。
4、灌区工情GIS信息系统
  灌区水利工程设施通常分布在广阔的地域上,传统的基于台帐和纸质地图的管理方式,对水利工程设施空间分布的信息缺乏足够的表现力。灌区工情GIS 管理信息系统利用电子地图作为应用展示界面,通过地理信息的表现手法,如:地图浏览、图层管理、地图查询、地图输出、汇总分析等,直观、形象地完成水利工程设施的管理工作。为维护水利工程设施、水资源调度、防汛抗旱提供快速、方便的技术支持。



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